CN1087421C

CN1087421C - 射弹或弹头

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Publication number: CN1087421C
Application number: CN97182003A
Authority: CN
Inventors: G·克尔纳
Original assignee: GEKER ENGINEERS AGENCY
Current assignee: GEKER ENGINEERS AGENCY
Priority date: 1997-01-08
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 2002-07-10
Anticipated expiration: 2017-12-22
Also published as: DE19700349C2; EP1000311A1; IL130764A; US6772696B2; EP1000311B1; US6772695B2; EA199900625A1; NO993299L; US6789484B2; US6659013B1; DE19700349C1; US20040129164A1; HK1030449A1; NO993299D0; EA001318B1; CN1265189A; US20040129166A1; ES2273375T3; ZA9711550B; CA2277205A1

Abstract

用于攻克装甲靶标的射弹或弹头，拥有一种实际上没有终点弹道效果的材料(1)作为膨胀介质，材料(1)被一种采用具有明显更高终极弹道效果的穿透器材料(2)制做的外壳体沿径向包围。膨胀介质可以由轻质金属、热固性或者热塑性塑料、纤维增强塑料、弹性材料或者某种致密而呈半流动状态的金属组成。膨胀介质(1)可以包含具有自燃和/或爆炸效果的辅助材料，可能是粉状或者液态炸药。桥形接片(20)或者其它弹体(21，24，25)可以埋置在膨胀介质(1)内。外壳(2)可以由高密度烧结金属、脆性材料或者高硬度钢材制成。外壳能够分裂成碎片。在膨胀介质的中心可以设置一种实心的穿透器(6)或者几种穿透器(26)。射弹拥有顶端(38、41)，并且或者作为全口经射弹或者作为以口径穿甲弹呈自旋稳定或者空气动力学稳定。射弹能够被从子母弹箱中射出。弹头或为多弹头可以被安装在制导或者非制导的射弹上。

Description

射弹或弹头

本发明涉及用于制服靶标、尤其是装甲靶标的射弹或者弹头，它具有内部配置用于动态地形成膨胀区并产生巨大的横向效果。

对于射弹与弹头的多数应用领域来说，除了所要求的穿透力之外，还应力求最大可能的平面效果(横向效果)用以提高效率。这对于射弹攻击飞行靶标例如固定翼飞机、无装甲直升旋翼飞机或者其它飞行器时尤其需要这样，这些飞行靶标从终点弹道学的观点来看，属于较容易的靶标等级。

但这方面出现了越来越多的所谓“增强”目标，因而除巨大的横向效果之外，局部还要求有很大的击穿力。这些要求同样适合于其它结构例如舰船。但即使对于具有巨大击穿力的穿甲弹来说，必须采用越来越细、越来越长的穿头器来实现巨大的击穿力，当穿过靶标或者在靶标内部时确保足够的横向效果就越来越重要。上述要求既适合于加农炮射出的功能弹(动能弹)，又适合于带有动能有效体的弹头，或者由加动能有效体和管状装药构件空心装药组成的所谓混合弹头。

DE3240310A1公开了一种穿甲射弹，其包括一形成为实心体的圆柱形金属体，和一在其前区的内腔，其中包围该内腔的侧壁制成为使得它们的初始形状在开始穿透装甲时基本上能够被保持，以便在碰撞装甲时形成完整的封闭腔，并在该内腔内进行绝热压缩，从而点燃存在该内腔中的燃烧组分。在其前区该圆柱形金属体具有一由铝制成的普通风档(风帽)，向着金属体的前开口伸入而封住该内腔。该铝制的实心前端当射弹碰撞靶标时会被破坏，在射弹穿透靶标时没有进一步的作用。

US4,353,302涉及一种“缓冲射弹”，其中其前部应通过产生一个大弧坑来使射弹的主要部分能够实现不受影响的穿透。该射弹的前部包含爆炸药，可通过射弹前端在撞击靶标时由于压力或摩擦而被点燃。尽管该射弹由于在构成坚硬芯子的主穿透元件的前部配置有辅助穿透元件而可以形成碎片，其一般是起一种对付坚硬靶标的单纯穿甲射弹的作用，或者是起一种带有烟火发射剂的碎片射弹(多性能射弹)的作用。

按照专利DE2554600C1所提出的解决方式，通过这种方法动能弹头横向效果的改进是这样实现的，即通过后端呈锥形逐渐变细的前面的弹心，当击中并且接着击穿的过程中锥形端头被减速，而被推入到位于后面多部件弹心内的预制次级射弹之间，并直接地、或者通过一只可变形的过渡件沿径向将子射弹加速。这种在结构上非常复杂的解决方法的功能，在自旋平衡以及空气动力学平衡的射弹(尾翼式火箭弹)那里都得到了证实。不过效果也特别受到结构设计的限制。尤其在涉及薄的靶标结构的场合，上述解决方法不起作用。这种解决方式非常复杂，并且因此成本增高。所有这些因素严重制约了其应用。

为了实现更好的横向效果，采用当击中了目标时不是破裂就是散开的射弹进行了试验。这些实验涉及到例如采用脆性钢材或者硬质材料、准确地说是脆性重金属的有效弹体。这种解决方式与通常的穿透器相比，并没有产生很大的碎片锥形散布角度。在这种情况下，材料以及结构方面的可能性也受到了严重制约。而且，这种解决方式仅仅较好地适合于自旋稳定型的射弹。此外，这种射弹的击穿力激烈地下降，所以应仅仅有条件地适合于有限的应用范围。尤其是这样解决方式用于比较薄的靶标时效果更差，对于结构靶标(多板式靶标)来说同样如此。

在EP0343389A1中介绍了一种穿甲弹壳的弹心，它由一种相对较脆的弹心中间部分组成，在弹心中间部分内安装了较易延展弹心杆，弹心杆的后端固定在弹心尾部内，前端固定在弹心顶部内。对于脆性的弹心中间部分来说，优先推荐一种易碎的钨，而弹心杆由一种延展性的钨、硬质金属或者其它具有终点弹道效果的材料组成。相对脆性的弹芯中间部分当击穿多层装甲的第一层靶标平板时就已经离散，而延展性的弹心杆在击穿过程中并不变成碎片，而是继续地击穿后面的靶标平板，并且在这个过程中其长度与质量连续地减小。较薄，因而质量较小的射弹部件在，特别不适于用连续的横向效果实现较大深层爆破效果或者击穿深层目标。脆性的弹芯中部与延展性的弹心杆的密度接近相等。所以，碎片的横向效果与击穿为层平板相结合是不可能产生的。

在WO92/15836A1中公开了一种自旋稳定、破甲、产生碎片的射弹，它由采用高密度材料的射弹壳以及用相同材料制做的端头组成。对于这种射弹来说，射弹壳的破裂在机械上借助于位于射弹被甲内尾部盲孔里面的施加有预应力的重质材料、以及弹壳结构上预先刻槽得以实现。建议采用钨粉作为预压紧的填充材料。这种解决方式对于相对较薄的靶标来说与用于深层目标一样收效甚微。而具有终点弹道效果的压紧工艺由于粉状填充材料的原因，在构造上也无法实现。

EP023818A1介绍了一种自旋平衡的穿甲弹，它由一只中空的、前后端封闭的破片弹壳，以及一只固定在破片壳上的射弹顶端组成。建议采用一种密度至少为10g/cm³的惰性粉末作为填充材料。碎片被甲具有一些预定的断裂位置，它们确定了各块碎片的大小。碎片被甲应该在射弹击穿后破裂，崩裂成一些单个有效的碎片。用钨制做的粉状填料在击穿后由于射弹的旋转而喷出。采用这样一些方案并不能实现巨大的横向爆炸效果并同时实现深层爆炸效果，这是因为该发明原本以自旋射弹的离心力为基础，尽管预先破裂，这种钨粉也不会使周围的厚的射弹壳套沿径向充分破裂，这是因为钨粉中存在有一些自然空洞的缘故所改。此外粉末填料被用作替代品用于顶替爆炸装药与燃烧装药，在这种情况下，采用高密度来直接产生终点弹道效果。

在专利文件(JP08061898A)中推荐了另一种破片原理用于实现横向爆炸效果，其中在金属筒内设置活性金属，当穿甲弹与目标冲撞时，它与空气和水发生释热化学反应。这里很明显地想通过特殊的金属反应产生“准”爆炸与燃烧效果，用以实现剧烈的径向破坏力。

DE2839372A1公开了一种非穿甲的方法，它所采用的射弹在击中或者击穿靶标后获得了更好的横向爆炸效果，该发明提出了一种射弹用于歼击目的，射弹由一只实心的射弹壳甲组成，被甲配置了一条从前向后延伸的中央小孔，空腔内优先填入铅制空心填料。对于这种构造来说，重质材料位于周围被甲的内部，并且在击穿软质靶体时引发射弹前端成蘑菇体。这样射弹可以按照预期方式加倍地把能量释放给歼击物体，并且获得更大的宽展效果。弹体的横向破碎、准确地说是横向的破片散飞效果并不想要的、甚至也是不受欢迎。采用被禁止的杀人达姆弹原理可以获得类似的效果。

为大击穿力的破甲弹提供的方案必须总是采用更细更长的穿透器来实现这种大击穿力，几乎没有报导过实现了足够的横向效果的发明。通常这种射弹结构的目标仅仅在于实现巨大的深层爆炸效果。

在DE4007196A1中介绍了一种超高速动能弹，它采用有承载能力的外壳，外壳包围由重质粉末、优先采用钨粉和贫铀粉制成的实心体。对于该发明来说，外壳在发射加速阶段和飞行阶段仅仅用于稳定由重质金属粉组成的填充料。由于在超高速范围内穿透器的材料强度不再影响、准确地说仅仅意义不大地影响击穿力，因此，以非常高的速度击穿到目标内的射弹实现了很高的深处击穿力。而当速度较低时，深处击穿力严重下降。边沿上横向效果极其微小。这种射弹以所谓的分段穿透器而知名。

在US5440995中介绍了一种重金属穿透器，它由钨的晶须组成。对于通常用多晶态的重金属钨制做的穿透器来说，当穿入装甲目标时就产生一个塑性或者液力头(蘑菇体)，蘑菇体影响、准确说降低深层穿透能力。所推荐的穿透器方案应该能避免形成蘑菇头，并因此而提高深处击穿力。因此这种原理仅仅适用于实现尽可能高的深处击穿力。并未提供横向效果。

在EP0111712A1中公开了一种次口径的功能弹，它具有较大的径长比和混合构造，基本上由主体部分，中间部和端部组成。中间部分由一种高密度脆性烧结材料制成、例如这些材料可以是钨或者贪铀，该部分在后面的一个平坦的邻接区域内与主体部分联接，而在前面在一个同样平坦的平接区域内与端部联接，其中主体部分与端部都由一种高密度的韧性材料、例如上述金属材料组成。当击中装甲目标时，由中间部分的脆性材料形成的颗粒扩展了穿透弹坑，并且在第一层靶标平板之后引发了强烈的冲击效果。这些自由的缓冲层原则上既使压力减小，又使功能降低。由于在击中目标时脆性的中间部分沿轴向会受到端部与主体部分的挤压，并且与这两种弹道高效物质一起被完全沿轴向推进通过穿透弹坑，因而破片效果就会由于构造和脆性与韧性烧结材料上之间微小的密度差别而在局部和横向上仍然受到限制。

在DE3339078A1中介绍了在上面按专利EP0111712A1所述发明的另一种改进形式，其中，高密度的脆性的中间部分，与同样高密度即相同密度的延性的主体部分之间的联结，甚至脆性的中间部分本身都由一只高强度的、薄壳来加以稳定的。这虽然在发射以及飞行阶段改进了加农炮射出炮弹的稳定性，然而与按照EP0111712A1的发明相比，在终点冲击效果方面却没有任何变化。

从前面探讨过的技术现状出发能够得出以下结论，即迄今为止实际上还没有公开一种解决方式，尤其没有公开一种简单的解决方案用于破甲弹，对于这种破甲弹来说，在攻击不同的靶标时都能实现足够的深处击穿威力的同时还具有巨大的横向效果。

人们还知道，通过使用封装在里面的玻璃体，它在射弹击中和击穿目标时在巨大的压力下被包围，这样就能够实现增大横向效果的目的。这种效果归因于玻璃特殊的动态性能，这种性能数十年来都一直用于抵抗空心装药的装甲领域内。由于所谓“弹坑崩裂”效果，使用玻璃对穿透方向就会产生影响，因而导致击穿深度的显著减小。

采用作为动态作用介质的象玻璃或陶瓷这样的脆性材料在射弹、有时可能是在弹头的制造技术方面，以及在例如射弹和弹头加速阶段的力的传递方面，自然受到很大限制。把玻璃引入到弹体相应的一些空洞内的那些技术问题就是一个例子。在预制玻璃体内，结构上的适用性将受到严重制约。此外与周围(包裹的)体之间接触面的排布要求更大的技术努力。此外，还有玻璃与陶瓷被限制在一定的密度范围内。

当以浇注技术加入玻璃时，这时由于过高的烧结温度原则上不考虑陶瓷，同时还应预料到，由冷却过程在玻璃体本身内部引起的应力，即使实现玻璃浇注，也是如此，这些应力在某些情况下可能对周围的物体造成负面影响，此外，如已经在上面列举的那样，在介质与包围该介质的部分之间的界面上将会发生一些接触问题。但即使在玻璃熔化时达到的温度上，在许多情况下在周围的材料内也会引发一些不允许的变化。此外值得一提是，当使用这种易碎并且易碰坏的材料作为具有动态效果的介质时，基本上除纯粹的压力之外主要是在多方面压力、准确地说静压力的意义上，不需传递任何值得一提的技术应力以及因此而形成的作用力(拉力与剪切力)。

此外在圣路易斯德法研究所(下面称为ISL)还采用已经制备好的玻璃纤维增强塑料(GFK)进行了试验。这时首先应该测试，玻璃作为效果载体能否被替代，并且当对该问题作肯定回答时，是否类似于保护技术可以认为，例如玻璃纤维增强塑料的玻璃含量(树脂含量)以及硬度对其工作性能来说很重要，并且因此采用高度填充的类型就能够实现与采用纯玻璃时差不多的板片因数。此外还提出，通过改变树脂含量可基本上检验先前假设的玻璃效应。

这些试验证实，采用高玻璃掺量(重量比约80％)的玻璃纤维增强塑料可以实现的终点弹道效果，与采用纯玻璃作为工作介质时的效果相当。但是这第一种试验却导出了下述结果，即采用具有很小玻璃掺量的材料，就能够令人惊异地实现相应的、甚至明显更大的横向效果。由此产生的进一步的思路以及ISL对其附带地提出的并在那里进行的一系列试验得出以下知识：开始时介绍与玻璃相关的那些效应，对于此情况下观察到的得到提高的横向效果来说显然并不那么重要。

根据最新的研究结果，给具有终点弹道效果的弹体内、准确地说是在由具有终点弹道能力的材料组成的弹壳内引入一种“膨胀介质”(下面简称为AWM)是极为重要的，这些介质的可压缩性小，并且与原来采用的具有终点弹道效果的材料相比，具有同等小的密度或终点弹道性能。相应地这也理所当然适于下述情况，即AWM位于终点弹道效果很强的外壳与中央穿透器之间。

有效体的终点弹道威力，在较小的命中速度范围内(1000m/s以下)取决于其机械性能与密度，在更高的命中速度范围内(1000m/s以上)越来越多地取决于密度。

在卡尔斯鲁厄高等工业学院工程学位授与者冈特。魏伊劳赫1971年2月12日的博士单位论文“当以在50m/s和1650m/s之间的速度命中不同的材料时铜撞针的性能”中，以及在以同名刊登的ISL研究所报告中，在98年101页谈到了有关这种性能的许多事情。据此在一个与驻点共同移动的座标系中获得下述压力平衡：

\frac{1}{2} ρ_{p} • {(v - u)}^{2} = \frac{1}{2} ρ_{z} • u^{2} + F

式中v＝射弹速度，u＝击穿速度，ρ_p＝射弹材料的密度，ρ_z＝靶标材料的密度，F＝系数，它可随膨胀区的膨胀速度改变，既取决于靶标的动力学强度，又取决于射弹材料，因而也取决于膨胀介质的动力学强度。

因此，由于材料可压缩性以及弹性与塑性断裂传播速度造成的影响也可通过F项来包括。对于较高的射弹速度来说，F的作用下降，而应用著名的努利方程可具有足够的精确度：

\frac{1}{2} ρ_{p} • {(v - u)}^{2} = \frac{1}{2} ρ_{z} • u^{2}

从这个公式提人们采用了击穿速度u，又称为弹坑底的速度，其中速度u仅取决于射弹速度v和材料密度ρ_z和ρ_p：

u = v / (1 + \sqrt{(ρ_{z} / ρ_{p})})

如果射弹不是由某种单一材料组成，在射弹速度v较高的前提下，该项u适于射弹中的每种单独材料，其中采用例如各材料密度为ρ_AWM或者ρ_壳替代ρ_P。

由此可以轻易得出，具有比实际具有高度终点冲击威力的穿透材料更低密度的材料，当射弹速度很高时也能达到较低的击穿速度，因而在靶标内将会落后于具有高度弹道效果的穿透材料。

当射弹速度相当小时，F项与速度项平等，即所涉及材料的动力学强度成为决定性因素。为了实现高速引入并且比较高的横向效果，那么应该使用具有很小强度的材料作为膨胀介质，这时人们在密度方面还拥有相当大的活动余地。

因此当射弹速度比较高(超过1000m/s)时，强度就可以随膨胀介质的密度一起被改变，这是因为这时机械性能不再起主要作用。

当速度很高(1500m/s至数公里/s)时，通常人们可以完全忽略射弹与靶标材料的尺寸稳定性，这样所涉及的各种材料的强度本身不再起任何作用。在这种情况下金属材料以及其它材料也可以近似地作为液体来处理。

物质强度可以忽略时的速度非常严重地取决于材料的各种性质。所以如果实心的同时动力马上又是与软质的材料，如铅、铜或者钽一起参与使用，那么在相对较低的速度下就已经出现了那些起源于高速范围的冲击现象。

这些考虑表明，这里所提出的配置的效果并不局限于某个特定的速度范围，而是存在于相对较低的冲击速度(大约100m/s)到很高(大约几千m/s)的范围内，前者出现在较大射程时，后者出现在所谓战术射弹(TBM)攻击情况下，

按照上述考虑，必须在一宽的限制范围上，用很简单的方法来影响射弹与弹头内的内部膨胀区的动态性能。

发明概述

因此，本发明的目的在于，以简单的方式构成射弹与弹头，使它们对于尽可能多的一些可以想象的靶标来说，不仅能够实现巨大的横向效果，而且在需要时还能同时确保较大的击穿深度。

按照本发明，一种用于攻击装甲靶标的射弹或者弹头，它包括：一种膨胀介质，由在终点弹道方面基本无作用的并且呈现低的可压缩性的材料制成，和一个沿径向包裹所述膨胀介质的外壳，其由相对所述膨胀介质具有显著终点弹道效果的穿透材料制成；其中所述膨胀介质的材料与所述外壳的材料在密度方面有明显区别；所述膨胀介质的材料密度与所述外壳的材料密度之比小于0.51；所述膨胀介质全部或者部分地从轻质金属、其合金、纤维增强塑料、热固性或者热塑性材料、弹性材料、密实的、并且在动力作用下软的金属或者某种金属化合物及粉状材料中选出的一种材料组成。

借助于下面的附图来对本发明的上述和其它的目的，特色和优点作更详细地介绍。图示为：

图1用三个不同的阶段展示了符合本发明的击穿与膨胀过程的基本图示；

图2用三个不同的阶段展示了按照本发明采用了附加中央穿透器后的击穿与膨胀过程的基本图示；

图3用三个不同阶段展示了符合本发明的击穿过程与横向产生破片过程的基本图示；

图4展示了符合本发明的所述的在双层平板靶标中的过程的基本图示；

图5展示了符合本发明的所述的配置有中央穿透器的情况以及击穿双层平板靶标的过程的基本图示；

图6试验用模型射弹的基本图示；

图7采用玻璃纤维增强塑料作为膨胀介质AWM进行试验的X射线闪光照相；

图8采用不带膨胀介质的中空模型射弹进行试验的X射线闪光照相；

图9采用玻璃纤维增强塑料作为膨胀介质进行另一次试验的X射线闪光照相；

图10采用铅作为膨胀介质时进行的另一次试验的X射线闪光照相；

图11采用某种密度特别低的膨胀介质(聚乙烯)进行另外一次试验的X射线闪光照相；

图12采用不带膨胀介质的中空穿透器进行基准试验(图8)时在栅格上表示出来的弹坑；

图13按照图9采用玻璃纤维增强塑料作为膨胀介质进行试验时在栅格上表示出来的碎片图像；

图14按照图10采用铝作为膨胀介质进行试验时在栅格上表示出来的碎片图象；

图15按照图11采用聚乙烯作为膨胀介质进行试验时在栅格上表示出来的碎片图象；

图16采用玻璃纤维增强塑料作为膨胀介质并且采用一块更薄的第一块靶标平板进行另一次试验时的X射线闪光图像；

图17按照图9示采用玻璃纤维增强塑料作为的膨胀介质、并且采用较低的命中速度(＜1000m/s)进行另一次试验时的X射线闪光图像；

图17A如图17所示试验在栅格上表示出来的碎片图像；

图18对于引入预制膨胀体、并且通过螺纹和粘结/焊接进行固定的基本构造方案；

图19对于引入预制膨胀体、并且通过联接介质进行固定的基本构造方案；

图20对于引入和固定具有注意表面粗糙度的预制膨胀体的基本构造方案；

图21对于如图20所示引入并且固定预制膨胀体的改进构造方案；

图22对于如图2所示具有膨胀介质和中央穿透器的射弹的剖面；

图23对于带有膨胀介质和中央穿透器以及作为次级射弹的附加桥形接片的射弹的剖面；

图24对于带有膨胀介质和中央穿透器以及附加的棒状或者互相串接的具有终点弹道效果的一些物体的射弹的剖面；

图24A对于带有无中央穿透器膨胀介质、以及附加棒状或者互相串接的具有终点弹道效果的物体的射弹的剖面；

图25对于带有膨胀介质和中央穿透器、以及位于具有终点弹道效果的外壳内侧上的附加沟槽的射弹的剖面；

图26对于带有无中央穿透器的膨胀介质、以及位于具有终点弹道效果的外壳外侧上的附加沟槽的射弹的剖面；

图27对于带有膨胀介质和中央穿透器、以及埋置在膨胀介质内、具有终点弹道功能或者其他任何什么功能的附加物体的射弹的剖面；

图28对于带有无中央穿透器的膨胀介质、以及埋置在膨胀介质内、具有终点弹道效果或者其他任何什么功能的附加物体的射弹的剖面；

图29对于带有膨胀介质以及四块设置在中央的穿透器的射弹的剖面；

图30对于带有膨胀介质以及设置在中央、具有正方形(任意)截面的穿透器的射弹的剖面；

图30A对于带有膨胀介质以及设置在中央的中空圆筒形穿透器的射弹的剖面；

图31对膨胀介质采用梯形布置的射弹的局部剖面；

图32对于局部配置膨胀介质、用于实现较高起始穿透力的射弹的局部剖面；

图33对于带有三个动力区，用于实现不同横向与深层爆炸效果的射弹的另一幅局部剖面图；

图34对于带有一块中央穿透器以及两个沿径向设置的动力区、用于实现不同横向与深层爆炸效果的射弹的剖面；

图35A对于带有无中央穿透器的膨胀介质、以及由具有纵向结构的环组成的外壳的射弹的剖面；

图35B对于带有无中央穿透器的膨胀介质以及两层不同外壳的射弹的剖面；

图35C对于带有无中央穿透器的膨胀介质以及内部埋入了任意物体的外壳的射弹的剖面；

图35D对于带有无中央穿透器的膨胀介质以及由位于外壳内侧上的副穿透器组成的环的射弹的剖面；

图36带有膨胀介质与空心夹端的射弹；

图37带有膨胀介质以及填充了膨胀介质的尖端的射弹；

图38带有膨胀介质与实心尖端的射弹；

图39A膨胀介质充填到尖端内的特殊尖端形状；

图39B在局部区域内包含膨胀介质的特殊顶端形状。

在图1中主要而示意地表示出了符合本发明的击穿与膨胀的一系列过程。内部的、准确地说在内部包括的膨胀介质1由于其特殊的性质，当击中和击穿时会相对于周围具有终点弹道效果的有效弹体2退缩。由于其即使在较高命中压力情况下也有限的可压缩性，通过从后面继续涌来的膨胀介质1使周围的材料2横向受压，因而发生动态膨胀。

上述过程由所涉及的材料1和2的物理与机械性能确定。动态膨胀通常导致外壳2的撕裂与散开。与壳体的机械性能、尺寸、密度与速度(滑过速度)相联系，获得一个其中有所产生的局部穿透器或者碎片移动的角度范围。

图1展示了三个击穿阶段1A、1B和1C，其中图1A表现了击穿过程的第一阶段，图2A是第二阶段，图3A是第三阶段。在局部图像1A中，由膨胀介质1与具有终点弹道效果的壳2组成的射弹刚好击中靶标平板3。在局部图像1B中，通过膨胀介质1在靶标材料3内逐渐减速的击穿过程形成一个压力区4。压力区导致了正在从旁滑过的外壳形成膨胀区和偏转区5。在局部图像1C内，上述过程继续进展。压力和膨胀区4a继续扩展，而且与正在滑过的外壳相比更加明显地滞后。而偏转区或者膨胀区则相应地扩大。

图2采用一极内部存在一块中央穿透器6的射弹展示了图1所示的上述过程。在这里也表示出了处于三个不同时刻的击穿状态2A、2B和2C。在时刻2B，在正在滑过、在变形区5内已经被膨胀或者偏转的外壳2与同样以高速正在击穿靶标、并且在较高速度时通常拥有某种塑性或者具有流体动力学特性的头部6a的中央穿透器6之间，形成了压力或者膨胀区4。图像2C展示了处于更晚状态下的上述过程。压力区和膨胀区4a继续扩大，而壳2通过偏转区5a继续变形。由于朝新的方向运动，已被偏转的区域5b穿入靶标平板3，运动的径向分量径向分量则明显扩大。

图3展示了在局部图像3A、3B和3C中由图1所示的射弹在靶标平板3的出射弹坑范围内造成的效果。图像3A在这里对应图1的局部图像1C。在时刻或者状态3B，剪切断口形成后开始形成爆发区7，由于已经介绍过的击穿时的横向爆炸效果，它比通常的动能射弹的爆发区大。由于从平板背面同时出现的爆发区的卸载，膨胀介质的压力区4a也因而被释放。卸下来的材料1a在爆发区7的后面从弹坑中蹦出(见局部图像3)，其后紧随着射弹的其余部分5c。由于不断加速地蹦出的出射弹坑区域7a的分离和继续卸载，通常也会有膨胀区域的穿透器(弹壳区域)5b从射弹的其余部分5c上碎裂下来，这样就形成了弹壳碎片5d。由于弹壳碎片5d的速度较高因而它们就从尚以相对较小的速度蹦出的靶标区域7a上滑离出来。这时它以继续沿径向偏转。这导致了碎片5d的蹦出角度8的额外扩大。

图4示意地介绍了图1和图3所示的过程在双层平板靶标内时的情况。

在平板3内形成弹洞之后(如局部图像4A所示)，弹洞的尺寸基本上由射弹的参数(构造、材料、尺寸、命中速度)以及靶标平板的数据(材料、厚度、机械性能)确定，在形成弹壳碎片5d之后尚剩余的射弹其余部分9、被崩出的弹坑区域7a以及弹壳上局部膨胀区域内的碎片5d一起冲击在第二层平板3a上。局部图像4B展示了受到冲击后的第二层平板3a的图像。产生了几个不同的弹坑区：由射弹的剩余部分9和崩出区域7a的中央部分造成的冲击区10，由崩出区域7a的外侧部分造成的弹坑10a，以及由弹壳碎片5a产生的碎片区域11。由从靶标材料3上带扯下来的碎片7b造成的区域11a位于更外面。

通常情况下，尤其位于外侧的弹坑区域或多或少地将互相叠加它强烈地取决于物理与技术条件。

当后面还有其它平板时，上述说明可类似地转用。图5展示的情况是，带有图2所示的中央穿透器6的射弹击穿如图4所示的双层平板靶标。当击穿第一层平板3时关于图4A所作的说明是适用的，但其作用被中央穿透器6或起击穿作用的穿透器头部6a所扩大。穿过第一层后剩余击穿物6b击穿了被崩下来的弹坑区域7a，并且在弹坑区域内形成另一个崩落区7c。第二层平板3a的厚度按照下述方式选择，使得它仍然可以被中央的剩余穿透器6b击穿。在第二块平板3a之后只有被相应缩短的剩余穿透器6c飞出，剩余穿透器6c被一个由一些穿透器碎片13和靶标碎片13a组成的碎片锥包围，而靶标碎片13a则可由崩落区7c形成或从第二块靶标平板3a上分离出来。因此该靶标区与通常带有膨胀介质的动能射弹的穿透器图像相当。

第二块平板3a的剖面示出了不同的弹坑区。首先是由剩余穿透器6b及崩落物7c造成的内弹坑区12，接着是由无中央穿透器9a的射弹其余部分造成的弹坑区10。其后是由崩落的弹坑区7a形成的弹坑区10a，跟在后面的是由碎裂的弹击局部区域的碎片5d造成的弹坑区11。位于最外面的是由第一块平板3上被崩落的靶标碎片7b形成的弹坑区11a。

从上述思考得出，在这里介绍的射弹方案中所引入的中央穿透器6在其终点冲击的功效方面实际上并未受到影响。因此中央穿透器的穿透深度符合采用这种实心的穿透器单独实现的功效。对于相应的几何尺寸来说，这也可类似地应用被引入到膨胀介质内其它位置上(最好在轴线附近)上的穿透器。同时得出这个研究结果说明了在破甲弹的情况下那样，应如何把所要求的比较高的基本击穿力与这里介绍的巨大的横向的效果结合起来。

正如已经提过的那样，按照上面所列举的考虑，采用如图6所示的模型炸弹进行试验。射弹按照图1由一只重金属钨制壳组成(重金属钨：长40mm，外径6mm，内径3.5mm、密度17.6g/m³)，它包围了所引入的相同长度(直径3.5mm)的膨胀介质。尾部构成一个阻力盘用于空气动力学稳定性能。

图7至11和16至17展示了试验的X射线闪光像片。对于所有的图象都各自，涉及两个不同的时刻的两幅X射线闪光成像。左侧都可以看到将命中的射弹(在所有的版画图像中射弹都从左向右飞行)，右侧可看到拍摄时刻的相应变形情况。不仅射击了相对较厚的单层平板靶标(图7)而且还射击双层平板靶标(图8至11和图16至17)。

图7展示了采用25mm厚装甲钢(强度约1000N/mm²)制均匀靶标平板3进行试验的X射线闪光成像。膨胀介质1在这里由密度为1.85g/m³的玻璃纤维增强塑料(GEK)组成。弹坑轮廓被表示为虚线，而在采用具有相同外径、实心的重金属穿透器进行的相应对比试验所产生的弹坑则用点状虚线表示。由无膨胀介质1的钨组成的壳2造成的弹坑直径则与此差不多。

右侧的局部图像能够看出受到打击后的弹坑迄今为止尚未广为人知的、奇妙的扩大过程，同时还可以看到由射弹碎片与靶标碎片组成，并且还在崩出的碎片锥体的扩大过程。

这能提供下述实验证据，对于实心的靶标平板来说按照这里所说的意义(按照图1)，膨胀介质具有一种理想的功能。横向效果是迄今所知所有结果的数据。例如在上述试验中，与采用相同外径的钨制外壳或者无膨胀介质的相同质量钨制套管进行轰击相比，大约达到了用后者进行试验的弹坑体积的5倍。

采用其他膨胀介质、例如铜、铝和聚乙烯在1000m/s和1800m/s之间的速度范围内也能够获得相应的结果。

采用图8至11的试验应该获得以下证据，同时具有低密度因此而低面密度的相当薄弱的第一块平板3可引发完全的横向效应，而且在此情形下，也可以按照上述实施过程，还可采用其他不同材料膨胀介质1。

如图4所示的两层平板结构被用作靶标，其第一平板3由12mmTg、强度为400N/mm²的硬铝制作和第二块平板3a由一块间隔80mm的装甲钢制作。试验时的命中速度介于1400m/s和1800m/s之间。射弹结构与图6所示的射弹构造相应。如果改变膨胀介质1，这时按照比较高的命中速度情况，可把膨胀介质的密度作为主要参数。

图8首先展示了采用相同外径的钨制空心穿透器(也就是说没有膨胀介质)进行的对比试验。由于靶标平板相对较轻，因而实际上没有形成塑性头。在右侧的X射线闪光成像中除了较小的崩落外未能发现任何横向变形。

对于图9所示的试验来说，采用了装在图7所示的试验中应用的GEK玻璃纤维增强塑料来作膨胀介质。这时，在全部范围内都发生了横向破片。

图10展示了采用铝作为膨胀介质进行的试验。按照上述说明产生了横向破碎，然而在这里令人惊奇地更加明显。

在图11中聚乙烯被用作膨胀介质。既使对于这种材料来说密度很低、动态压缩系数足够小以及冲击硬度相对较大，但却发生了非常清晰的横向破碎过程。

这幅X射线闪光成像说明，即使对于理想的横向加速过程来说，不同的膨胀介质的行为上都存在着显著的区别。

所以例如当密度特别低的聚乙烯作为膨胀介质时(图11)，通过第一层平板的整个弹头长度上，整个重金属外壳被撕裂开、产生的断片(子穿透器)从尖端到尾部不断被横向加速。如果用铝作为膨胀介质(图10)，至少在适于该试验的前提下将获得更加强烈的横向效果。但在这种情况下仅有大的射弹的一半长度发生了剧烈膨胀。

这种影响当采用铜或铅作为膨胀介质时可能会表现得更加明显。由于它们相对较高的密度，因而在更短的膨胀弹头长度上，必然会相应地获得很小的横向加速度。

除了上述射弹与靶标参数之外，对于破碎的轴向进展来说，在材料内塑性变形的扩展速度肯定起到重要作用，然而不能把这种形变的进展速度与通常以数公里/s扩展的声速混淆。这种扩展速度范围为数百m/s到大约1km/s，因此明显地低于相应材料内的声速。

在G.魏劳赫(Weihrauch)的上面所述的学位论文第25页以后以铜为例深入地讨论和分析介绍在动态膨胀期间未经堵塞的圆筒弹体中发生的过程，然而其中所介绍的情况仅仅适用于进行自由膨胀的弹体，也就是说没有侧面堵塞的弹体。因此这些情况只能用在与这里所介绍的设置有关的主要考虑上。尤其是通过周围的材料膨胀介质横向封塞，不仅对膨胀介质的横向变形速度而且对其轴向变形速度都具有决定性影响。

因此可以由横向封堵达到，并且还可以通过目前的试验结果加以证实：即便对于例如相对较小，数量级为1000m/s的射弹速度来说，在采用铝、玻璃纤维增强塑料，以特别是聚乙烯和尼仑作的膨胀介质的塑性变形也以相对较高的轴向速度扩展，也就是说不再主要局限在靠前的射弹范围内，(尤其参见图17和图11)。

用于甚至在更轻的靶标结构内构成膨胀区的例选出来的材料之间的比较表明，即不仅按照上述考虑存在大量满足上述要求的材料，而且膨胀介质的性质上也可以在很宽松的极限范围内改变。此外，比较少几种迄今已作过试验的材料表明，通过在动态压缩条件下的膨胀介质性能，可以调整或者控制横向效应。

试验还证明，不是纯玻璃在动荷载条件下的特殊性能、而是本发明用作基础的这些思路对于膨胀区的形成起决定性作用。

高密度的延展性材料(如低碳钢、工业用纯铁(armcoiron)、铅、铜、钽或者甚至还有重金属混合物)提供了下述可能，即如果要求例如平均密度更高的射弹，或者如果要满足特定的构造要求，比方关于重心位置的外弹道的要求，那么就应使用这种类型的膨胀介质。

图12至15展示了按照图8至11进行试验时在第二块靶标平板3a上相应的碎片分布。在这种情况下，在最外侧的区域11a(图5)内不考虑由崩落下来的靶标碎片7b形成的小弹坑。

图12展示了采用空心穿透器进行参照试验(图8)时的弹坑。它表明与图13至15相比时引入膨胀介质的效果。弹坑直径约11mm，也就是说是射弹直径的两倍。

图13是采用玻璃纤维增强塑料作为膨胀介质1进行试验(图9)时的碎片照片，它表明与图4所示类似展示了在相距80mm的第二块平板3a上，除了明显扩大的4倍于射弹直径的中央弹坑区域10、10a之外，还有由弹壳2形成的碎片5d分布在相对更外边的地方11(直径相当于15倍的射弹直径约90mm)。

图14展示了采用铝作为膨胀介质进行试验时按照图10所期望的非常有趣的弹坑图像。比较大的中央弹坑(直径约为5倍射弹直径)被稍长的副弹坑组成的环(直径约为10倍射弹直径)包围。其余弹片分布在一个约为13信射弹直径的圆内。

在图15(对应图11)中，采用聚乙烯作为膨胀介质时所形成的次级射弹产生一个相对较大的内部弹坑直径(约6倍于射弹直径)，它被一个直径约为13倍射弹直径的混合弹片环包围。

穿透深度基本上随弹片的横向扩张而缩小。由于已知的终点弹道规律在此理所当然也适用的，因此所形成的全部弹坑体积取一级近似则与靶标内所引入的射弹能量相对应。

为了证明采用按照本发明的配置方式后获得的巨大的横向效果，再将圣路易斯德法研究所提出并进行过的另外两个试验研究叙述于下。当时打算首先测试，对于明显更薄的第一块平板来说对比迄今为止的12mmTg硬铝(减小为6mm)，在按照图6所示，相同的射弹尺寸情况下(膨胀介质：玻璃纤维增强塑料)是否还能产生横向效果。图16中的X射线闪光成像证实了这点。按照此时所选前提条件，射弹在穿透第一块平板时炸开依旧顺利，然而却仅仅是在很小的差不多的射弹长度上(图9)。这时要注意到，继续破碎的过程可能在较宽的范围内既会受膨胀介质，又会受几何尺寸较大程度影响。

由于具有终点弹道效果的弹体，所封闭的膨胀介质的动态性能，根据上面描述通过，在密度与机械性能方面显然能够在较宽的范围内变化，因而，关于上述配置的可能性就能最大限度地扩大结构和材料方面的可能应用范围，它们相应地在宽度以及性能方面与应用和玻璃或者陶瓷等材料时的情况相比具有明显的区别。

如前所述，对固定翼飞机与直升飞机的攻击构成这里所介绍的射弹构造的重要应用领域。一种弹药的目标明确和可选择地与负载有关的破碎过程也可证明非常适合于设计不同攻击性弹头或者特种弹药，一直到攻击战术射弹。相应的配置可以用于在轻质靶标包括重质装甲飞机以及船舰(Exocet原理)内部具有巨大效果的射弹品种。被攻击靶标的概况决定待引入的膨胀介质和几何尺寸。

这里所提出的设置方式在迄今所述的应用范围内基本上非常适用。为了确保比较大的横向效果需要一个压力膨胀区。为此必须在膨胀介质内满足一定的物理条件。尤其是，当冲击发生时，用于导引上述过程中冲击力或者荷载必须足够大。此外膨胀介质以及包围膨胀介质的穿透材料的尺寸必须互相配合。

当命中速度较高时，最大限度地满足了上述条件，这就象对于穿甲射弹(既可以是旋转稳定又可以是空气动力学稳定)，或者对于防空射弹来说由于外弹道与终点弹道单方面的原因所要求的那样。速度范围在这种情况下大约介于800m/s和2000m/s之间。在这里首先是膨胀介质与周围的外壳的类型与尺寸以及副穿透器的构造基本上决定了所需要的效果。

对于更高的速度来说，膨胀区构造的效果更加突出，也就是说，膨胀介质的份额可以随命中速度的增加而减小。

通过另一试验想要证实如图1所示构造在明显较小的命中速度情况下的效果。如图4所示的靶标构造连同图6所示的射弹都用作参考。符合图9的玻璃纤维增强塑料被选作膨胀介质。

在按照图17所示的试验中，进入靶标内的命中速度v仍有962m/s。右侧的X射线闪光成像显示，对于所提供的几何尺寸与所应用的材料来说这里已明显达到了刚好保证横向破碎的效果的速度范围。

在射弹的前面部分，由于在冲击时出现的顶端压力而实现了充分的横向破碎效果。顶端压力ρ_P·Cp·v(式中Cp＝射弹材料内，准确地说是膨胀介质的音速，v＝冲击速度而ρ_P＝射弹材料密度)准确地说是膨胀介质的密度(在击穿过程中相对迅速地降低为似稳阻滞的压力(伯努力压力ρ_P/2·u²，式中u＝击穿速度)。该压力对后面的压力膨胀区的形成具有决定性作用。这个压力膨胀区在这里作为封堵(damming)的结果(参见与图11相关的陈述)而在全部剩余的射弹长度范围内延伸。弹壳也因此而破碎为好些纵向的弹片。

图17A展示了在相隔80mm的第二块平板上相应的弹坑图像。击中后形成的中央弹坑大小相当于约5个射弹的直径。弹片的锥形散布范围在一个约为15倍射弹直径的圆内仍然很清晰。

这样就证实了即使在1000m/s以下的命中速度也还可以保证比较强的横向效果。此外，已介绍过的思路与起实证作用的试验相结合证明，通过几何形状的设计、相应材料的选择，可以在更宽广的范围内保证所需要的横向效果同时还可对其加以改变。

根据到现在为止所作的考虑与研究结果，已形成这一观点，认为可以通过选择相应的参数，即使在很小的冲击速度情况下，也能够实现比较大的横向破片效果。对于冲击速度相对较低、大约为数百米/s的射弹或者射弹弹头来说，参数选择的余地确实相应地受到限制，而且尺寸与材料必须谨慎地互相适应。在这种情况下例如通过薄壁弹壳将有助于破片的形成。

在轻质装甲情形中，将使用被有利地做成薄壁，并具有终点弹道效果的外壳以及特别合适的膨胀介质，例如聚乙烯、玻璃纤维增强塑料或者轻质金属例如铝材等。

还可以借助于相应的尺寸选择与材料搭配，例如通过很薄的弹壳与“灵敏的“膨胀介质相结合，极度减小穿透深度，并且因此而设计出没有效果或者效果很微弱的射弹。应用生物可降解的纤维增强材料作为膨胀介质是一件极具生命力的事物。采用大多由不伦瑞克的DLR开发的这种新型的很轻的复合材料，能够获得几乎与玻璃纤维增强塑料大约相当强度值。

穿透能力很低的圆柱形弹体的这种特别情况，已经在G.魏伊劳赫的毕业论文中第100页上作过介绍。由公式

当u＝0时，获得

这时不会再出现塑性的穿透过程。通过相应地调整膨胀介质以及包围膨胀介质的穿透器具二者的密度与强度，几乎可以完全阻止穿透进入靶标结构。

对于这种边缘情形，也会提供一种在技术上很有趣的应用，这时通过合适的膨胀介质引起的弹壳破碎就会这样发生，使得在使用特种弹药的情况下靶标的损坏应尽可能少，而且弹头从靶标滑出而未引起任何破坏。但是，为此靶标平板的尺寸应足够地厚，以便阻止被穿透。采用尺寸数量级为射弹直径0.5至1倍的厚度，大概就可以保证按上述方式进行。

这里所陈述的材料范围使得应用非常广泛，特别是再通过利用沿轴向和径向传递力的可能性，结合通过选择或调整膨胀区本身的材料(例如利用塑料，轻金属，纤维增强材料或其它的混合物)即可控制射弹破碎的机理，就更是如此。

象玻璃纤维增强塑料或者其它塑料这样的材料从技术角度看理所当然具有特殊的作用。由于这类材料仅仅打算作为举例用于说明在实现本发明的技术优点，这里就不在细节方面介绍通过不同成型工艺配置玻璃纤维增强塑料的可能性。

仅将关键词陈述如下：可变玻璃成份、树脂品种、填料、针对负载的复合、制做技术、联接技术、粘贴技术，混合物品种、可变密度等等。

玻璃纤维增强塑料的温度特性在所要求的范围内非常好。此外由技术的不同领域得知，金属材料(板、管)与玻璃纤维增强部件(玻璃纤维增强塑料的工艺技术结构)之间的复合。在负载时尤其在荷载分布复杂的情况下，导致总体来说更好的承载能力。这些情况往往发生在弹道学领域内进行应用的情况下。

按照上面关于玻璃纤维增强塑料、塑料或者金属部件的举例中所进行的考虑，当使用这类材料在射弹或者弹头内作为动态膨胀介质时，将具有明显的优势。除了那些极其有利的机械指标之外，首先是特别有利的技术装置与技术联系，这些将在下面作更紧密地详细。

除了非常丰富的材料选择范围可供用作功能载体之外，还存在着例如应用预制插件的可能性。为此可能考虑例如具有良好塑性变形能力的金属例如铅和铜、在机械性能方面具有良好可加工性的材料例如轻质金属，以及密度非常小的塑料(聚乙烯、尼龙等)和天然地在机械方面特别有利地引入与粘贴的基本材料。此外，膨胀介质可以由于其流动性、弹性或者可造型性被引入到相应的空腔内。在这种情况下的混合物准确说是机械混合物特别有趣。

可以想象，基本上可从两个方面把金属材料、塑料或者其他特殊材料，以及尤其是把玻璃纤维增强塑料引入和联接到当动能弹和射弹部件命中或者穿透靶标时会受到撞击的弹体结构或者相邻的弹体结构内：

A.作为预制工艺结构引入。

B.作为松散的(糊状或者干燥的)混合物引入。

对于A来说：

1.金属，具有相同密度，足够的机械强度与很小的可压缩性的其他

材料。设计一种技术结构。

2.上述材料被作为预制件引入、粘贴或者注塑成形。

3.1和2的组合。

对于B来说：

将热塑性的和纤维增强的材料注塑成形；由不同材料、例如由弹性材料组成的可铸或者可压缩的混合物。

用于干燥状态下嵌入混合物和机械混合物的热固性塑料RTM工艺。

方法B当然也可以与A所述的工艺结构组合到一起。

在工艺结构与把具有动态功能的膨胀介质引入到射弹和弹头内的可能性方面，就效果而论，通过下述方法就可能产生出一些特别有趣的变体：

·不同的材料作为具有不同特殊性能的膨胀介质；

·在选用玻璃纤维增强塑料的情况下；采用不同的玻璃纤维含量与树脂品种；

·工艺结构不同的径向和/或者轴向配置；

·不同功能材料的混合物(例如密度与强度方面的不同)；

·预制部件的滑动套接(圆筒、双圆筒、锥体等)；

·依次排列部分尺寸不同的弹体；

·引入专门的具有特殊效果的材料(例如具有燃烧功能)；

·引入爆炸性物质；

·引入具有不同的终点弹道效果的材料，

对于采用上述这些具有动态效果的部件的射弹与弹头方案来说，其制做技术方面的优点可能在于：

内部与外部弹体(穿透器、弹壳、药筒、插入部件)实际上可以拥有任意想要的表面。特种材料消除了例如表面的粗糙程度(制造费用低，可以利用由其它方法生产的部件)。

·通过注入、加压或者抽吸等工艺引入热固性或者热塑性树脂以及弹性体；

·搭接边棱、凸缘和螺纹或者同类物；

·通过螺纹实现形状相配；

·良好的温度特性；

·抗冲击性(当发射时或者进入特殊的靶标结构例如隔板(loulkhead)、复合装甲等)；

·可控制的破碎效率；

·埋置金属或者非金属体为弹片、连杆、圆筒圆球直到不同形状、不同材料的预制次级射弹或者小射弹。

然而前面所列举各项并没有提高对完整性的要求。

作为对上述实施形式的补充，还应指出作为膨胀介质的其他材料，它们在开发新型的具有五大横向效果的弹药类型的应用中具有另外的好处。这尤其涉及到弹性体领域。橡胶在封闭情况下与聚乙烯一样表现出动态不可压缩性，而且在这种情况下可以对包围它的壁面产生非常大的作用力水硬系数。对于一定的橡胶种类来说在巨大的动态荷载作用下，弹性模量会急骤会急剧改变几个数量级。

当应用弹性体时尤其还出现了注入工艺，这种工艺建立了与周围射弹弹体平坦而且非常坚固的联接。这样就可能既使采用简单的方式也能够实现复杂的安装与联接。

还可以采用高密度金属粉(钨粉及其他)填充膨胀介质，目的是可能明显地提高加权平均密度(例如玻璃纤维增强塑料密度＞3g/cm³)。

此外还有令人感兴趣的是应用粉末材料(金属粉或者其他粉末)作为膨胀介质，它们或者作为未烧结的粉末压坯被引入射弹内，或者被直接挤压到弹壳内，目的是提高射弹内的密度或者保持较小的穿透能力。

还可以考虑用“人造树脂层压板材”家族的成员作为膨胀介质。这种材料拥有相对低的密度并且同时相对地不可压缩，并且相应地具有动态反应能力(例如Lignostone的密度范围为0.75g/cm³至1.35g/cm³)。

通过附加能够轻易地补入到玻璃纤维增强塑料或弹性体材料内的合适的材料(准确地说是稀铈镧合金或混有铈的金属、锆及其他)，可以在击穿外皮之后在靶标内实现附加的助燃功能。集中地引入或者埋入这类材料原则上也是可行的。

引入爆炸物质，它或者作为塑料的混合物或者本身就作为炸药，可以通过膨胀介质的作用随意地导致弹体的一种可控的、爆炸性的破碎过程。

上述在组合可能性方面板端宽阔的范围与技术方面的应用、制造技术的视点以及终点弹道功能的专门载体相结合，为射弹与弹头开避了全新的设计领域。技术革新的这种宽广领域为不同的射弹类型提供了非常重要的设计概念。

后面的图示用于解释上面基本上已讨论过的各种可能性。其中图18至21更多地涉及到引入膨胀介质的技术优势，而图22至30A则更多地涉及这种类型射弹的技术实现方案。

这样，图18就展示了下述情况，作为膨胀介质1的预制弹体借助于螺纹15、15a被引入到包围它的具有终点弹道效果的物料2与中央穿透器6之间。为了三者之间的牢固联接还可以附加地引入作为粘贴层或者焊接层的联结层。

在图19中，作为膨胀介质1的预制弹体被引入到包围它的、具有终点弹道效果的材料2与中央穿透器6之间。在弹壳2与中央穿透器6之间的缝隙内引入联接介质16，它最好是用于传递作用力。

图20表现了下述情况，即不论弹壳2的内表面17还是中央穿透器6的表面18拥有任意的表面粗糙度、准确地说是表面构造。一种例如注入的膨胀介质1克服了这种不平度，并且除横向效果之外还确保了在壳2与中央穿透器6之间作用力理想传递。

在图21中引入了表示不平整的预制弹体作为膨胀介质1。在这里具备必要性能并与联接介质16可比拟的层19保证了在壳2与中央穿透器6之间在技术上的理想联接。

图22作为图23至图30A基准图展示了如图2所示的射弹截面，该弹膨胀介质1、弹壳2以及部分地还有中央穿透器3等部件组成。

在图23中在中央穿透器6与外侧射弹部件2之间的膨胀介质内引入作为次级射弹的桥形接片20。这些任意长度的桥式连接件20基本上处于不会被横向加速的状态。膨胀介质在这里附加地用作次级射弹(桥形接片)20的载体。相应地，较薄的桥形接片20可以用于单纯地固定中央穿透器6。

在图24的膨胀介质中引入了或者采用棒形、或者互相串接、具有终点弹道效果的物体21。由于设置在外侧，它们被沿径向一同加速。通过这种方式，预制的次级穿透器或者其他有效部件可以同时与包围体一起被横向加速。图24A对应于图24但没有中央穿透器。

图25展示的情况是，在周围具有终点弹道效果的弹体2的内侧设置有槽22或者脆化层。它们预先确定了所希望的弹体2破碎过程或者有助于上述过程。

图26示意地展示了没有中央穿透器的射弹、与图25相反，它是在弹体2的外侧存在着槽23或者其它有利于破碎过程的措施。

在图27的膨胀介质中埋入了任意的、具有终点弹道效果或者其他某种效果的弹体24。只有当它们通过膨胀区的形成，定位在外面区域内时才被强烈地沿径向偏转。

图28展示了没有中央穿透器时采用大量相同或者不同物体25的相应情况。

图29展示了另一种对于这种射弹的构造来说特别有趣的情况。这里在膨胀介质的轴线区或内引入了例如四块比较长的穿透器26。

上述实施例想要表明，通过膨胀介质可以埋入并且固定任意的中央穿透器、穿透器部件或者其他功能载体。按照上述意思，这也同样适合于图27和28中的弹体24和25的情形，在那里它们代表了弹片或穿透器。

在图30中引入了具有正方形截面的穿透器27，作例子，它表明，膨胀介质允许埋入任意的穿透器形状以及穿透器材料(它们仅须经受得住发射加速度)。

作为对图30的补充，在图30A中画出了一个在这种情况下具有圆筒外形并/配置有一空腔29的中央穿透器28。这样，穿透器的质量例如可以减小，这种空腔可以用泡沫物充满或者用容纳具有特殊性能(自燃或爆炸)的材料。

此外，通过弹体在膨胀介质内的定位揭示了影响横向破碎或加速过程的类型与范围的可能性。

图31至34画出了所提原理的几个实施例子，它们是从大量的可行射弹结构和有效区中选出的。

在图31中表现了将膨胀介质安置在阶梯形装置30中的情形。这样一种方案，例如当击中较薄的结构时，在前半部分的反应非常“敏感”，而射弹的后半部分则由于几何造型，以及采用不同的膨胀介质1b、1c和1d而形成不同的次级射弹，准确地说即弹片。

图32中展示的穿透器31用于在一段对应前面实心的射弹部件的穿透距离之后，提高在靶标内部的效果。为此可将膨胀介质1e放置在射弹的尾部区域内。这种射弹31能把较高的穿透力与在靶标内、准确地说在后继结构上较大的弹坑以及相应的横向效果结合起来。

图33作为另一实施例展示了带有三个互相分离的动态区和膨胀介质1f、1g及1h的射弹32。一种这样设计的射弹32是能够在较薄的外层构造那里局部破碎之后，直到穿透另一较厚的平板时才发挥出更高的横向效果。后面是用于实现另一条更长的击穿距离的实心区域，而其后的带有膨胀介质1h的区域则用于提高穿透后效(residual effect)(图32)。

图34展示了射弹33的横截面，它作为举例沿径向包括两个以膨胀介质1及1i，在这里出现的功能组合区域分别在壳2与2a之间、以及在壳2a与中央穿透器6之间。这种组合理所当然还可以多次设置在射弹纵向轴线上，或者与上面所介绍的实施例组合到一起。

采用这里所介绍的有效原则也可以设计一下面那样的射弹，即，它包括预选规定了结构、包围在四周的、具有终点弹道效果的一些弹体。图35A至35D展示了四则实施例，它们按照上述意思也同样可带有附加的中央穿透器的射弹。

在图35A中，阻挡膨胀介质的外壳34由一圈具有纵向结构组成。它们或者采用机械方法互相牢固联接，例如通过薄壁套筒联接，或者粘结和焊接的方法联在一起。还有可能性，通过相应的处理工艺，例如通过高频淬火或者激光脆化来处理外壳，使其动荷载作用下破碎为预先规定的破片。

图35B展示了下述情况，即对应于图22中壳2，阻挡膨胀介质的壳被对应于图35A的外壳34包围。在图35C所示的壳36内埋入有任意弹体37。在图35D中所示的外壳35的内表面上安置有由对应于图35B的次穿透器或者弹片34组成的一个环。

另一个对于射弹的效力极为重要的部件就是射弹的尖端。下面介绍几则基本实施例(空心弹头、实心弹头以及特殊弹头形状)，其中弹头的设计基本上考虑这里所述原理的完整效果，也就是说对设计没有负面影响，也可说是正面地充实了上述设计。

图36展示了一则空心尖端38的实施例。它主要用作外弹道的帽，在即使命中轻质结构时也被马上破坏，这样横向加速过程为前所述可以被这冲击直接启动。图37画出了如图36所示的尖头39被某种膨胀介质和填充的情形。图38展示了一个实心尖46。它可以是由一部分或者几部分组成，并且它可以用在射弹没有立即发生破碎就想要穿透实心的前级装甲的情况中。

图39A和39B用作特殊结构弹夹的实施例。在图39A中，膨胀介质42伸展到了尖头43内。在图39B中，弹尖44在局部区域包含有膨胀介质45。通过各种弹头、准确地说是射弹前半部分的构造，造型以及材料选择，既可以加速(通过冲击荷载特别迅速的传递以及因此而导致的压力快速形成)、又可以推迟引导触发较高的横向效果。当横向的弹片效果将要出现在某个确定的靶标深度或者特定的靶标区域内时，这也很有趣。

也有可能借助于前面或者侧面(外侧)的“保护装置”在靶标结构内所要求的位置上引入一个具有所述横向效果的超结构，因而，这种效果只有在这个位置上才会真正生效。这种保护壳也可以在外壳与用于实现横向效果的结构之间形成一空腔。同样可以借助于某种缓冲材料形成保护，该材料或者单独构成外壳，或者被引入到上面所提过的空腔内。这种类型的保护壳尤其对于弹头来说可能更令人感兴趣。这是因为借助于它就可能例如把一只或数只用于实现较高横向效果的装置引入到已被淬火或者尚未淬火的弹头内部，因而只在这里才能发挥上述的效果。

通过装备带有这里所述装置的弹头，人们还可能希望，用混合不同弹体的方法实现不同的横向和/或者深度效果。例如这可以通过下述方式实现，即不同几何尺寸或者壁厚或者弹壳材料的相应圆筒弹壳上配置有不同的膨胀介质填料。

在想要改变和去掉弹药体或弹头时，则可以获得这里所介绍的横向概念的另一技术上的很重要的应用。在技术的其他方面非常有趣的应用。例如把某种过于昂贵或者迄今效果很差的方案转化为这种新型的技术，可能在经济方面很令人感趣。所以完全可以想象，取出弹药部分，并且用具有这里所述高度横向效果的物体替代。同样也可能在预先给定的弹体内(带有或者没有内部部件)压入、准确地说是用浇注技术方式引入可以塑性变形的物体。这样这里已介绍过的横向效果就可以在现在已改进的射弹里产生。

也可以想象用惰性材料(膨胀介质)替代射弹或者弹头内的烟火制造装置，或者在安全规程所允许的范围内全部或者部分地埋入到射弹或者弹头内，以便获得了具有高度横向效果的有效弹体。这样改建过的弹药体或者弹头就有可能按照其已改变了的效果被用于新的目的，或者被用作训练用弹药。

这里所横向原理还可以进一步被用于：

·攻击射弹和弹头(TBM)时，

·作为弹头和射弹内的有效部件或者局部部件。

当制服弹头、尤其是TBM弹头时，人们可以采取极高的冲击速度。这不仅有助于压力区的建立、并且因此引发高度的横向效果，而且还因此减少了横向效果所需膨胀介质有效质量的份额。在所有其它方面上述规律还适合于采用已淬火和未淬火的弹头进行攻击，这在针对不同靶标的横向效果的说明中已作过讨论。

如果这里所介绍的原理被用于导弹，弹射体(副弹药)和制导或非制导导弹的作用部件时，那么弹体或者可以完全按照这里所推荐的方案进行设计，或者用作一只或者几只用于产生巨大横向效果的装置的容器。

Claims

1.一种用于攻击装甲靶标的射弹或者弹头，它包括：

一种膨胀介质(1)，由在终点弹道方面基本无作用的并且呈现低的可压缩性的材料制成，

和一个沿径向包裹所述膨胀介质的外壳(2)，其由相对所述膨胀介质具有显著终点弹道效果的穿透材料制成；其中

所述膨胀介质(1)的材料与所述外壳(2)的材料在密度方面有明显区别；

所述膨胀介质(1)的材料密度与所述外壳(2)的材料密度之比小于0.51；

所述膨胀介质(1)全部或者部分地从轻质金属、其合金、纤维增强塑料、热固性或者热塑性材料、弹性材料、密实的、并且在动力作用下软的金属或者某种金属化合物及粉状材料中选出的一种材料组成。

2.如权利要求1所述的射弹或弹头，其特征在于，它还包括有一实心的穿透器(6)，被设置在膨胀介质(1)的中央。

3.如权利要求1所述的射弹或者弹头，其特征在于，膨胀介质(1)包含具有自燃功能的材料。

4.如权利要求1所述的射弹或者弹头，其特征在于，膨胀介质(1)包含具有爆炸功能的材料。

5.如权利要求1所述的射弹或弹头，其特征在于，膨胀介质是由从下面一组材料选出的组份所构成的混合物形成：轻金属及其合金、纤维增强塑料、热固性或热塑性塑料，弹性材料，致密的和动力学软金属和金属化合物，粉末材料，具有自燃效果的材料，具有爆炸效果的材料。

6.如权利要求1所述的射弹或者弹头，其特征在于，膨胀介质(1)全部或者局部可以是液体。

7.如权利要求1所述的射弹或者弹头，其特征在于，膨胀介质(1)被压入、喷入、铸入、或者通过负压引入到外壳(2)内。

8.如权利要求1所述的射弹或者弹头，其特征在于，膨胀介质(1)全部或者局部地由预制结构形成。

9.如权利要求1所述射弹或者弹头，其特征在于，膨胀介质(1)全部或者局部地由两种或者几种互相滑套的组分组成。

10.如权利要求1所述的射弹或者弹头，其特征在于，膨胀介质(1)全部或者局部地由两种或者多个一个接一个安置的组分组成。

11.如权利要求1所述的射弹或者弹头，其特征在于，膨胀介质(1)与外壳(2)由螺纹(15)联接到一起。

12.如权利要求2所述的射弹或者弹头，其特征在于，膨胀介质(1)或外壳(2)并且任选地可能还有中央穿透器(6)通过粘接或者焊接(16、19)或形状咬合被联接到一起。

13.如权利要求1所述的射弹或者弹头，其特征在于，桥形连接件(20)被全部或部分安置介于中央穿透器(6)与外壳(2)之间的膨胀介质(1)内。

14.如权利要求1所述的射弹或者弹头，其特征在于，还包含有一些物体(21，24，25)，它们被全部或者局部地埋入和布置或者任意分布在膨胀介质(1)内它们是棒状或者串接的、具有终点弹道效果或者其他不论什么效果的、相同或者不同的弹体。

15.如权利要求14所述的射弹或者弹头，其特征在于：把桥形接片(20)部分或全部埋入到中心穿透器(6)和外壳(2)之间的膨胀介质(1)内至少一个元件从由嵌入膨胀介质(1)内的部件(21，24，25)及具有自燃性的桥接件所构成的一组部件中选取。

16.如权利要求1所述的射弹或者弹头，其特征在于，外壳(2)由众高密度的烧结金属或者纯金属脆性材料、高硬度钢材中选出的一种材料组成。

17.如权利要求1所述的射弹或者弹头，其特征在于，外壳(2)能够产生按照统计学分布的次级射弹或者弹片。

18.如权利要求1所述的射弹或者弹头，其特征在于，外壳(2)的外侧(23)或者内侧(22)被预先刻槽，或者在那里通过热处理使其相应地脆化。

19.如权利要求1所述的射弹或者弹头，其特征在于，外壳(2、34)由一些预制的、单个的具有纵向结构组成的环构成，这些纵向结构采用机械联接或者互相粘结以及焊接的方法组合在一起。

20.如权利要求1所述的射弹或者弹头，其特征在于，外壳(2)被一只能够破碎为预先规定弹体的壳(34)完全或者局部包围。

21.如权利要求20所述的弹体或者弹头，其特征在于，能够分散为预先规定弹体的壳(34)被设置在膨胀介质(1)和外壳(2、35)之间。

22.如权利要求1所述的弹体或者弹头，其特征在于，外壳(2、36)全部或者部分地包括扇形段、预制次级射弹或者弹片。

23.如权利要求1所述的射弹或者弹头，其特征在于，外壳(2)拥有沿纵向变化的壁厚。

24.如权利要求2所述的射弹或者弹头，其特征在于，中央穿透器(6)拥有全部或者局部沿纵向变化的任意截面(27)。

25.如权利要求2所述的射弹或者弹头，其特征在于，中央穿透器(6、28)全部或者局部地拥有空腔(29)。

26.如权利要求25所述的射弹或者弹头，其特征在于，位于中央穿透器(28)内的空腔(29)中包含有具有自燃或爆炸性质的材料。

27.如权利要求2所述的射弹或者弹头，其特征在于，中央穿透器(6、28)拥有任意的表面形态。

28.如权利要求1所述的射弹或者弹头，其特征在于，将两决或者数块穿透器(26)两块或者多块地串联布置在中央。

29.如权利要求1所述的射弹或者弹头，其特征在于，膨胀介质(1b、1c、1d)被布置在阶梯状、具有终点弹道效果的结构内。

30.如权利要求1所述的射弹或者弹头，其特征在于，它还包含一具有终点弹道效果的结构，膨胀介质(1)就设置在这具有终点弹道效果的结构(31)的前面区域内。

31.如权利要求1所述的射弹或者弹头，其特征在于，它还包含一具有终点弹道效果的结构，膨胀介质(1e)就设置在这具有终点弹道效果的结构(31)的后侧区域内。

32.如权利要求1所述的射弹或者弹头，其特征在于，它还包含一具有终点弹道效果的结构，膨胀介质以多种方式串接安置在这具有终点弹道效果的结构内。

33.如权利要求1所述的射弹或者弹头，其特征在于，膨胀介质沿径向多重设置在壳层结构内，各壳层分别包围各自的膨胀介质并具有终点弹道效果。

34.如权利要求1所述的射弹或者弹头，其特征在于，膨胀介质一层或者多层沿径向(1，1i)以及一重或者多重沿轴向(1e，1f，1g，1h)设置在一个具有终点弹道效果的结构(33，2，2a)内。

35.如权利要求34所述的射弹或者弹头，其特征在于，在结构(33)内设置着中央穿透器(6，28)，或者单重或多重串接设置着几块局部穿透器(26)。

36.如权利要求1所述射弹或者弹头，其特征在于，即它拥有一个空心的、符合空气动力学的尖端。

37.如权利要求36所述的射弹或者弹头，其特征在于，膨胀介质(1)在它的端面上近拥有袋状凹陷。

38.如权利要求1所述的射弹或者弹头，其特征在于，它拥有一只实心的单一部分或者多部分构成的顶端。

39.如权利要求38所述的射弹或者弹头，其特征在于，顶端(41)延伸到射弹或者弹头的膨胀介质内。

40.如权利要求1所述的射弹或者弹头，其特征在于，它拥有一只被膨胀介质全部或者局部填充的顶端。

41.如权利要求1所述的射弹，其特征在于，它是用作自旋稳定全口径射弹。

42.如权利要求1所述的射弹，其特征在于，它是用作空气动力学稳定的全口径射弹。

43.如权利要求1所述的射弹，其特征在于，它可用作自旋稳定的次口径脱壳穿甲弹。

44.如权利要求1所述的射弹，其特征在于，它可用作空气动力学稳定的次口径脱壳穿甲弹。

45.如权利要求1所述的射弹，其特征在于，它具有混合式射弹的形式。

46.如权利要求1所述的射弹，其特征在于，它具有复合稳定方式的射弹构型。